金属铝(Al)提纯浮选风机D(Al)472-2.11技术原理、配件与维修及工业气体输送综述

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：金属铝提纯；浮选工艺；D(Al)472-2.11离心鼓风机；风机配件；风机修理；多级离心鼓风机；工业气体输送；碳环密封；轴瓦轴承

引言

在矿业冶炼领域，特别是金属铝(Al)的提纯过程中，浮选是一个至关重要的物理分离环节，用于从粉碎的铝土矿中高效分离出有价值的铝矿物（如三水铝石、一水硬铝石）与脉石。这一工艺的核心动力源之一，便是提供稳定、高压气流的浮选专用离心鼓风机。风机性能的优劣直接关系到浮选气泡的生成质量、矿化效率乃至最终铝精矿的品位与回收率。本文将以矿业铝提纯流程中一款关键设备:D(Al)472-2.11型高速高压多级离心鼓风机:作为核心示例，系统阐述其基础知识、技术特点，并深入剖析风机关键配件构成、维护修理要点，同时拓展介绍适用于输送各类工业气体的相关风机系列，旨在为风机技术同行与矿业从业者提供一份详实的技术参考。

第一章 矿物浮选工艺对风机的基本要求及风机系列概述

在铝土矿浮选中，风机需向浮选槽底部的充气装置（如转子-定子系统或喷射器）输送恒定压力的空气。空气被剪切分散成微小气泡，附着于经药剂处理的目标铝矿物颗粒表面，使其上浮至矿浆表面形成泡沫层，从而实现分离。

工艺对风机的要求：

压力稳定可调：需克服矿浆静压、管路及充气器阻力，压力通常在一定范围内可调，以适应不同浮选槽深度和工艺阶段。

流量充足且稳定：确保单位时间内有足够的气量形成所需气泡表面积，流量波动会影响浮选指标。

气体洁净度：输送的空气应尽可能洁净，避免油分、水分污染矿浆，影响药剂效果。

连续可靠运行：浮选生产线常连续作业，要求风机具备高可靠性和长寿命。

适应性强：部分流程可能涉及微负压或需输送特殊工艺气体。

为满足上述多样化需求，风机厂商开发了系列化产品，主要包括：

“C(Al)”型系列多级离心鼓风机：通用型多级鼓风，结构经典，适用于中高压力的稳定供气。

“CF(Al)”与“CJ(Al)”型系列专用浮选离心鼓风机：针对浮选工况优化设计，特别注重抗堵塞、易维护和流量-压力特性匹配浮选曲线。其中“CJ(Al)”型可能在转子、密封等方面有特定强化。

“D(Al)”型系列高速高压多级离心鼓风机：采用高速设计（通常配增速齿轮箱），在紧凑结构下实现更高压比，是处理大型、深槽浮选系统的关键设备，本文示例D(Al)472-2.11即属此列。

“AI(Al)”型系列单级悬臂加压风机：结构相对简单，适用于中低压、大流量场合。

“S(Al)”型系列单级高速双支撑加压风机与“AII(Al)”型系列单级双支撑加压风机：均采用双支撑转子，稳定性好。“S(Al)”型侧重高速性能，“AII(Al)”型可能是更经济的通用加压方案。

第二章 D(Al)472-2.11型浮选离心鼓风机详解

型号解析：

“D(Al)”：表示该机属于高速高压多级离心鼓风机系列，专用于铝(Al)及相关矿物加工流程。

“472”：为内部编码，通常蕴含设计序号、叶轮尺寸或流量代码等信息。需查阅具体厂商技术手册以获知精确对应关系，例如可能代表特定的叶轮组合或设计风量区间。

“2.11”：表示风机在标准进气条件下的出口绝对压力为2.11个大气压（绝压）。换算为表压约为1.11公斤力每平方厘米（kgf/cm²）或约109千帕（kPa）。这个压力值能够满足大多数铝矿浮选槽的充气压力需求。

进气压力标注：型号中未显示“/”及进风口压力值，根据约定，表示其标准设计进风口压力为1个标准大气压（绝压）。

结构特点与工作原理：
D(Al)472-2.11风机属于多级离心式。其核心工作原理是：原动机（通常为电动机）通过高速齿轮增速箱驱动风机主轴达到工作转速（可达数千甚至上万转/分钟）。主轴带动风机转子总成:由多个精密动平衡校正的叶轮和隔套按序安装在主轴上构成:高速旋转。每个叶轮对从进气室轴向吸入的气体做功，气体的压力和速度在经过叶轮后的扩压器、回流器等静止部件时逐级转化为压力能。经过多个叶轮（级）的连续增压，最终在蜗壳出口获得高达2.11绝压的压缩气体。

关键技术特性：

高速性：通过齿轮箱增速，使叶轮线速度大幅提高，从而单级叶轮能产生更高的压头，实现整机结构紧凑、重量轻。

多级串联：多级结构实现了高压比，且通过合理设计级间流道，保证了较高的等熵效率。

刚性转子设计：工作转速远低于转子的一阶临界转速，运行平稳，抗干扰能力强。

压力控制：出口压力可通过进口导叶调节、出口放空阀或调速（若电机可变频）等方式进行控制，以适应浮选工艺变化。

第三章 关键配件系统说明

1. 转子系统

风机主轴：采用高强度合金钢（如40CrNiMoA）锻造，经调质处理，具有高疲劳强度和扭转刚度。轴上的安装台阶、键槽等部位需精加工，确保与叶轮的过盈配合精度。

风机转子总成：包括主轴、各级叶轮、隔套、平衡盘（如有）、锁紧螺母等。叶轮通常为铝合金（如ZL104）或高强度不锈钢精密铸造或铣制，叶片型线为后向或径向，以兼顾压力与效率。转子总成装配后必须进行高速动平衡校正，平衡精度等级通常要求达到G2.5或更高，以最小化振动。

2. 支撑与密封系统

风机轴承与轴瓦：D(Al)型高速风机常采用滑动轴承（轴瓦）。轴瓦通常为剖分式，瓦衬采用巴氏合金（锡基轴承合金）浇铸，具有优良的嵌藏性、顺应性和抗胶合能力。轴承箱内设有压力润滑油系统，形成稳定的油膜支撑主轴，阻尼振动。油温、油压需实时监控。

轴承箱：是容纳轴承、并提供润滑油路的铸件。要求刚性足，散热良好，与机壳对中精确。

气封与油封：

碳环密封：在转子轴贯穿机壳的两端（有时级间也使用），广泛采用碳环密封。它由多个剖分式石墨环在弹簧力作用下紧贴轴套外圆构成，形成迷宫式非接触或微接触密封，有效阻止机内高压气体向外泄漏（气封）和轴承箱润滑油向机内泄漏（油封）。碳环具有自润滑、耐高温、摩擦系数低且对轴磨损小的优点。

此外，还可能辅以骨架油封、迷宫密封等组合形式。

3. 其他重要配件

齿轮增速箱：将电机转速提升至风机工作转速的核心传动部件，齿轮精度要求极高（如AGMA 12级或以上），需独立的强制润滑和冷却系统。

进口滤清器与消音器：保护风机免受粉尘侵入，降低进气噪声。

润滑油站：包含油箱、油泵、冷却器、过滤器、温控阀、仪表等，为轴承和齿轮箱提供洁净、温度适宜的润滑油。

底座与联轴器：整体刚性底座确保电机、齿轮箱、风机对中稳定。高速联轴器常选用膜片式或齿式，能补偿少量不对中并传递扭矩。

第四章 风机常见故障与修理要点

风机修理需由专业人员在安全规程下进行。

1. 常见故障现象与原因分析

振动超标：最常见故障。可能原因：转子动平衡破坏（叶轮结垢、磨损、腐蚀或异物撞击）；对中不良（基础沉降、管路应力）；轴承磨损或巴氏合金脱落；轴弯曲；齿轮箱齿面损伤；联轴器故障；喘振（系统压力异常高于风机性能曲线驼峰点右侧区域导致流量剧烈波动的不稳定工况）。

轴承温度高：润滑油质劣化、油量不足、油路堵塞；轴承间隙不当；轴瓦刮研不良，接触不佳；冷却器效率下降。

排气压力/流量不足：进口过滤器堵塞；密封间隙（特别是碳环密封磨损后）过大，内泄漏严重；叶轮磨损、腐蚀导致效率下降；转速未达额定值；工艺系统阻力变化。

异常声响：轴承损坏的金属摩擦声；齿轮啮合不良的冲击声；喘振时的周期性吼叫声；旋转件与静止件摩擦的刮擦声。

气体泄漏：碳环密封磨损、断裂或弹簧失效；机壳结合面密封垫损坏。

2. 主要修理流程与技术要求

拆卸与检查：按顺序拆卸管路、联轴器、机壳上盖等。重点检查：转子各部位磨损、腐蚀、结垢情况；碳环密封的磨损量与完好性；轴瓦的巴氏合金层是否存在磨损、划伤、剥落、裂纹，测量轴承间隙；齿轮齿面接触斑点和侧隙；各密封面状况。

转子维修与动平衡：

清洗转子，对叶轮进行无损探伤（如着色或磁粉）。

轻微磨损可修复型线后做防腐蚀处理（如喷涂耐磨涂层）。严重损坏需更换叶轮。

更换所有碳环密封组件及O型圈等弹性件。

转子维修后必须进行高速动平衡校正。平衡转速应涵盖工作转速范围，直至振动矢量满足要求。

轴承与密封维修：

轴瓦重浇巴氏合金或更换新瓦。新瓦需进行刮研，确保与轴颈接触面积、接触点分布及顶隙、侧隙符合设计标准。

检查轴颈圆度、圆柱度和表面粗糙度，必要时进行磨削修复。

安装新碳环密封时，确保环在密封腔内能自由浮动但无过大晃动，弹簧力均匀。

装配与对中：

按逆拆卸顺序装配，确保各部件清洁。

使用精密量具（激光对中仪最佳）严格进行电机-齿轮箱-风机的三体对中，冷态对中需考虑热膨胀的补偿值。

按规定力矩紧固螺栓。

试车与验收：

手动盘车确认无卡涩。

启动润滑油系统，确认油压、油温正常。

点动电机检查转向。

空载试车，逐步升速，监测各点振动、轴承温度、异响。

负载试车，逐步加载至额定工况，验证压力、流量、电流、振动、温度等参数均符合设计及运行标准。

第五章 输送工业气体的风机选型考量

除空气外，矿物加工中可能涉及输送多种工业气体，风机选型需特殊考虑：

可输送气体举例：空气、工业烟气、二氧化碳(CO₂)、氮气(N₂)、氧气(O₂)、氦气(He)、氖气(Ne)、氩气(Ar)、氢气(H₂)、混合无毒工业气体。

特殊考量因素：

气体密度：直接影响风机功率（轴功率与气体密度成正比）。输送氢气(H₂)等轻气体时，功率需求显著降低，但密封要求极高；输送CO₂等重气体时则需更大功率电机。

腐蚀性：如工业烟气、潮湿氯气等。需选择耐腐蚀材料（如不锈钢316L、双相钢、钛材）的叶轮、机壳和内件，甚至表面喷涂防腐涂层。

氧化性与危险性：输送氧气(O₂)时，所有流道部件必须彻底脱脂，禁油，并采用禁油润滑和特殊密封，防止爆燃。材料也需考虑与氧的兼容性。

毒性或窒息性：如氮气(N₂)、氩气(Ar)。对轴端密封（碳环密封及其他组合密封）的泄漏率有极其严格的要求，常采用串联式干气密封或磁力密封等零泄漏或低泄漏设计。

纯度要求：对于高纯气体输送，需避免润滑油污染。可采用磁悬浮或空气轴承的无油风机，或精心设计密封系统确保润滑油零侵入。

温度与湿度：高温气体需考虑材料的热强度、热膨胀差异以及冷却措施。潮湿气体需防凝结腐蚀。

爆炸性：对于可燃气体（如H₂、含烃类混合气），风机需满足防爆设计标准（如隔爆型电机、防静电结构）。

选型流程补充：
在确定压力、流量基本参数后，必须明确气体组分、温度、湿度、洁净度、危险性等化学性质。厂商将根据这些信息，在“C(Al)”、“D(Al)”等系列的基础上，进行材料升级、密封形式改造、防爆设计等定制化处理，并重新核算性能曲线和轴功率。

结语

D(Al)472-2.11型高速高压多级离心鼓风机作为铝矿浮选工艺中的“肺腑”，其高效、稳定运行是保障生产指标的关键。深入理解其型号含义、结构原理、配件系统尤其是转子总成、轴瓦轴承、碳环密封等核心部件的维护要点，是进行预防性维护和精准修理的基础。同时，面对多样化的工业气体输送需求，技术人员必须超越对空气介质的常规认知，充分考虑气体的物理化学特性对风机材料、密封、安全设计的深远影响，从而与制造商密切协作，完成最适配的选型与定制。唯有如此，方能确保离心鼓风机在各种严苛的矿业冶炼与气体输送场合下，发挥出最大效能，为工业生产提供持续可靠的动力保障。